• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권4호
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• pp.477-490
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• 2018

Reinforced concrete (RC) columns, as the primary load-bearing structural components in buildings, may need to be strengthened due to material deteriorations, changes in usage, new building codes or new design requirements. The use of post compressed plates (PCP) to strengthen existing RC columns has been proven experimentally and practically to be effective in solving stress-lagging effects between the original column and the new strengthening jacket caused by the pre-existing loads. This paper presents a comprehensive summary and review of PCP strengthening techniques to strengthen preloaded RC columns. The failure mode, deformability, and ductility of the strengthened RC columns are reviewed.

• 국제강구조저널
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• 제18권5호
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• pp.1577-1588
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• 2018

As the excellent mechanical performance and easy construction of concrete filled steel tubes (CFST) composite structure, it has the potential to be used to strengthen RC pier columns. Therefore, tests were conducted on 2 reinforcement concrete (RC) stub columns and 9 RC columns strengthened with circular CFST under axial loading. The test results show that the circular CFST strengthening method is effective since the mean bearing capacity of the RC columns is increased at least 3.69 times and the ductility index is significantly improved more than 30%. One of the reasons for enhancement is obvious confinement provided by steel tube besides the additional bearing capacity supplied by the strengthening materials. From the analysis of the enhancement ratio, the strengthening structure has at least an extra 20% amplification except for taking full advantage of the strength of the strengthening material. Through the analysis of confining stress provided by steel tube and the stress-strain relationship of confined concrete, it is found that the strength of the core concrete can be increased by 21-33% and the ultimate strain can be enhanced to beyond $15,000{\mu}{\varepsilon}$.

• Coupled systems mechanics
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• 제7권5호
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• pp.555-581
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• 2018

The moment-resistant steel frames are frequently used as a load-bearing structure of buildings. Global response of a moment-resistant frame structure strongly depends on connections behavior, which can significantly influence the response and load-bearing capacity of a steel frame structure. The analysis of a steel frame with included joints behavior is the main focus of this work. In particular, we analyze the behavior of two connection types through experimental tests, and we propose numerical beam model capable of representing connection behavior. The six experimental tests, under monotonic and cyclic loading, are performed for two different types of structural connections: end plate connection with an extended plate and end plate connection. The proposed damage-plasticity model of Reissner beam is able to capture both hardening and softening response under monotonic and cyclic loading. This model has 18 constitutive parameters, whose identification requires an elaborate procedure, which we illustrate in this work. We also present appropriate loading program and arrangement of measuring equipment, which is crucial for successful identification of constitutive parameters. Finally, throughout several practical examples, we illustrate that the steel structure connections are very important for correct prediction of the global steel frame structure response.

• Advances in concrete construction
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• 제16권4호
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• pp.217-230
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• 2023

Methods for designing the post-tensioned anchorage zones at ultimate limit state has been specified in current design codes based on strut-and-tie models (STM). However, it is still not clear how to estimate the serviceability behavior of the anchorage zones. The serviceability is just indirectly taken into account by means of the reasonable reinforcement detailing. To address this issue, this paper is devoted to developing a modified strut-and-tie model (MSTM) to predict the behavior of concentric anchorage zones throughout the loading process. The principle of stationary complementary energy is introduced into STM at each load step to satisfy the compatibility condition and generate the unique MSTM. The structural behavior of anchorage zones can be achieved based on MSTM from loading to failure. Simplified formulas have been proposed to estimate the first cracking load, bearing capacity and maximum crack width with the consideration of the details of reinforcement bursting bars. The proposed model provides a definite method to control the bursting crack width in concentric anchorage zones. Four specimens with different bearing plate ratios have been designed and tested to validate the proposed method.

• 복합신소재구조학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.23-29
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• 2011

본 연구에서는 CFRP쉬트로 보강된 원형 CFT기둥의 압축거동을 관찰하고 설계식을 제안하였다. 원형 CFT기둥의 CFRP쉬트의 보강효과를 관찰하기 위해 10개의 실험체를 제작하여 중심축하중 실험을 수행하였다. 실험변수로는 CFRP쉬트 보강겹수와 직경-두께비(D/t)이다. 실험결과 원형CFT기둥에 CFRP쉬트 보강을 통해 압축내력을 증가시킨 것으로 나타났다. 끝으로 ACI 440code를 응용하여 CFRP 보강된 원형 CFT기둥의 압축내력을 예측하기 위한 설계식을 제안한다. 제안식을 분석한 결과 실험결과와 비교적 일치한 것으로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권4호
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• pp.455-466
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• 2023

To investigate the load bearing capacity of axially preloaded circular hollow section (CHS) stub columns strengthened by carbon fiber reinforced polymer (CFRP), theoretical analysis is carried out. The yield strength and the ultimate strength of a CFRP strengthened preloaded CHS stub column are determined at the yielding of the CHS tube and at the CFRP fracture, respectively. Theoretical models are proposed and corresponding equations for calculating the static strengths, including the yield strength and the ultimate strength, are presented. Through comparison with reported experimental results, the theoretical predictions on the static strengths are proved to be accurate. Through finite element (FE) analyses, parametric studies for 258 models of CFRP strengthened preloaded CHS stub columns are conducted by considering different values of tube diameter, tube thickness, CFRP layer and preloading level. The static strengths of the 258 models predicted from presented equations are proved to be in good agreement with FE simulations when the diameter-to-thickness ratio is less than 90ε². The parametric study indicates that the diameter and the thickness of the steel tube have great effects on CFRP strengthening efficiency, and the recommended ranges of the diameter and the thickness are proposed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.25-36
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• 2019

차량이 도로를 이탈하여 성토부로 추락하는 것을 방지하기 위해 설치되는 연성 차량방호울타리는 사면부 시작점 근처에 도로방향으로 일렬로 근입된 무리말뚝과 무리말뚝 위에 부착되는 가드레일로 구성되어 있다. 차량방호울타리에 차량 충돌 시, 충돌에너지의 일부는 가드레일의 변형에 의해 흡수되며, 나머지 에너지는 가드레일을 지지하는 말뚝과 지반의 상호작용으로 저항하게 된다. 본 논문에서는 충격하중에 대한 말뚝과 지반의 상호작용을 원심모형실험을 수행하여 분석하였다. 풍화토로 다져진 경사지반에 설치된 단말뚝의 충격하중에 대한 극한지지력 및 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 말뚝에 충격하중을 모사할 수 있는 하중재하시스템을 설계 및 구축하였다. 구축된 원심모형실험체 및 하중재하시스템을 이용하여 하중 및 지반조건에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 최종적으로, 말뚝의 하중재하점에서 나타나는 하중-변위 곡선을 계측하여 충격극한지지력을 분석하였다. 또한, 휨모멘트 분포도로부터 산정된 지반반력 분포도를 도출하였고, 선행 연구결과와 비교하여 차량 방호울타리 지지말뚝의 지지거동을 분석하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제5권1호
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• pp.7-18
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• 1989

암반에 지지된 선단지지맡뚝에 대한 연직재하시험시, 극한하중에 이르기까지 재하를 실시하는 것은 일반적으로 불가능하다. 이러한 경우 말뚝재하시험결과로부터 설계하중을 결정하기 위하여 봉복 윤중의 개념이 도입되어 오고 있다. 그러나, 이 강복초중을 결정하기가 용이하지 않은 경우가 많다. 본 논문에서는 우리나라 서해안과 남해안 지대 6개 현장에서 실시된 말뚝재하시험결과를 검토분 석하여 항복하중을 쉽게 결정할 수 있는 새로운 방법을 제안하였다. 이 방법에서 강복하대은 말뚝의 침하량을 대수눈금으로, 하중을 정규눈금으로 한 반대수응지상에 정리된 하중과 침하량 체선(P- log영상의 변곡점으로 정의되었다. 이 방법에 의한 강복연동보다 약간 많은 하중까지 재하시험을실 기하므로써, 말뚝재하시험의 비용과 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 안전한 작업조건도 마련할 수 있다. 이 강복하중은 하중과 침하량 거동의 탄성한계를 규정짓는 하중이 됨을 알 수 있었다. 25.4 mm침하시의 하중으로 결정되는 식한하동은 이 강복륜중의 1.i배에 해당하였으며 장기 및 단기 허 용하중은 각각 이 항복하중의 50%와 75%에 해당하였다. 또한 정역학적 지지력공식을 사용하여 허 용지지력을 구할 경우 안전율은 2.0~4.0으로 밝혀졌다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.59-69
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• 2018

한계평형법 이론들을 사용하기 위해서는 극한 파괴 상태에서 나타나는 파괴 전단면을 찾아야 한다. 강도 감소법에서는 유한요소해석의 수치해가 일정 반복 횟수 이내에 수렴하지 못하는 시점을 극한 파괴 상태로 정의한다. 하지만 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL)기법을 유한요소해석에서 사용하면 극한 파괴 상태에 도달하여도 수치해의 비수렴 상황이 발생하지 않으므로 이러한 정의는 사용하기 어렵다. 본 연구에서는 CEL 기법을 이용한 유한요소해석에서 지반의 극한 파괴 상태를 감지할 수 있는 객관적인 물리량 기준을 제시하였다. 비배수 조건의 연약지반이 연속기초 하중을 받는 경우 극한 파괴 상태에 해당하는 이론적 하중에서 소성 소산 에너지의 변화속도가 민감하게 변화함을 찾을 수 있었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.539-545
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• 2010

The field plate test has a good potential for determining since it measures both plate pressure and settlement. The deformation modulus of rock mass is differently measured for status of structures. The values of deformation modulus are obtained from laboratory test (uniaxial and triaxial test) and field test (pressuremeter test). Plate load test should be conducted by different loading plate sizes for geological structure of rock mass and scale of structures. In this paper, large plate load tests were performed to predict of structure's behavior and evaluate the ultimate bearing capacity of the foundation on soft rock. Simultaneously, deformation modulus of rock mass was estimated by back analysis of stresses measured in field test under rock mass. Finally, we verified the validation of deformation modulus of rock mass through result of large plate load test and numerical simulation.